EESTIS KASUTATAVATE PAIGALDUSKAABLITE VÕRDLUS COMPARISON OF INSTALLATION CABLES AVAILABLE IN ESTONIA

Transcription

1 EESTI MAAÜLIKOOL Tehnikainstituut Kadri Siht EESTIS KASUTATAVATE PAIGALDUSKAABLITE VÕRDLUS COMPARISON OF INSTALLATION CABLES AVAILABLE IN ESTONIA Bakalaureusetöö Tehnika ja tehnoloogia õppekava Juhendaja: nooremteadur Erkki Jõgi, MSc Tartu 2017

2 Eesti Maaülikool Bakalaureusetöö lühikokkuvõte Kreutzwaldi 1, Tartu Autor: Kadri Siht Õppekava: Tehnika ja tehnoloogia Pealkiri: Eestis kasutatavate paigalduskaablite võrdlus Lehekülgi: 40 Jooniseid: 3 Tabeleid: 19 Lisasid: 8 Osakond: Energeetika osakond Uurimisvaldkond: 4. Loodusteadused ja tehnika, Energeetikaalased uuringud; CERCS: T140 Energeetika Juhendaja: nooremteadur Erkki Jõgi, MSc Kaitsmiskoht ja -aasta: Tartu 2017 Erinevatest allikatest on teatatud, et kaubanduses müüdavad paigalduskaablid ei vasta kehtestatud standardile. Standarditele mittevastavate kaablite kohta on tehtud varasemaid uurimusi, kuid on vaja koguda täiendavaid andmeid hetkel müügil olevate kaablite kvaliteedi kohta. Käesoleva uurimistöö eesmärk on välja selgitada, millistele Eestis kehtiva standardi EVS 720:2015 nõuetele vastavad uuringuks valitud kaheksa kaablit. Töö käigus mõõdeti elektrilistest suurustest juhtide elektritakistused ja isolatsioonitakistused ning füüsilistest suurustest määrati ristlõike pindala ja isolatsioonikihi paksus. Ükski uurimistöös vaatluse all olnud kaablitest ei vastanud täielikult standardile. Elektritakistus oli standardile vastav kahel kaablil, kõik ristlõike pindalad vastasid standardile ühel kaablil ja kõik isolatsioonipaksused samuti ühel kaablil. Pooltel kaablitest vastasid nõuetele nii mantli paksus kui ka kaabli läbimõõt. Isolatsioonitakistus oli mõõdetud parameetritest ainus, mis kõikidel kaablitel oli nõuetele vastav. Töös jõuti sarnastele tulemustele, mida kajastas ka Jüri Laursoni oma artiklis. Tööd võiks jätkata ülejäänud katsetega tandardis EVS 720:2015. Märksõnad: standard, ristlõige, elektritakistus, isolatsioonitakistus, mõõtmed

3 Estonian University of Life Sciences Abstract of Bachelor s Thesis Kreutzwaldi 1, Tartu Author: Kadri Siht Speciality: Engineering Title: Comparison of Installation Cables Available in Estonia Pages: 40 Figures: 3 Tables: 19 Appendixes: 8 Department: Energy Engineering Field of research: 4. Natural Sciences and Engineering, Energetic Research; CERCS: T140 Energy research. Supervisors: Erkki Jõgi, MSc Place and date: Tartu 2017 From various sources have reported that commercially available installation cables do not meet the standard. There are earlier studies about substandard cables, but there is a need to collect additional data on the quality of the currently available cables. The purpose of this research is to find out whether the selected cables in the study meet the applicable standard EVS 720: In this study there was measured electrical resistances of condoctor and insulating layer. And from physical dimensions are measured thickness of insulating layer and detected the cross-sectional area. None of the cables under observation did fully comply with the standard. Electrical resistance complied with the standard in two cables, and all cross-section areas, as well as the measurements of insulation thickness complied with the standard in one cable. Four uniform cables had an insulation thickness and a cable diameter that complied. Insulation resistance was the only one of measured parameters that was sitisfied by all the cables. The work showed similar results, as reflected in article of Jüri Laurson. Work could be continued with the rest of the tests to the standard EVS 720: Keywords: standard, cross section, electrical resistance, electrical isolation, dimensions

4 SISUKORD TÄHISED JA LÜHENDID... 6 SISSEJUHATUS KIRJANDUSE ÜLEVAADE Olukord kaubanduses ja tootmises Kaabli konstruktsioon Kaabli isoleermaterjalid Kaabli tootmine Kaablite tähistamine Kaablite valik ja paigaldus Standardid Standardi nõudeid töö käigus teostatud katsetustele Mõõtmine ja statistika MATERJAL JA METOODIKA Elektritakistuse mõõtmine Kaabli mõõtmete mõõtmine Isolatsioonitakistuse mõõtmine TULEMUSED JA ARUTELU Elektritakistused Kaablite mõõtmed Isolatsioonitakistused KOKKUVÕTE COMPARISON OF INSTALLATION CABLES AVAILABLE IN ESTONIA KASUTATUD KIRJANDUS LIHTLITSENTS LISAD Lisa A. Draka XLPE isolatsiooniga paigalduskaabli tootjaandmed Lisa B. Draka PVC isolatsiooniga paigalduskaabli tootjaandmed Lisa C. 1,5 mm 2 juhi ristlõikega kaablite elektritakistused Lisa D. 2,5 mm 2 juhi ristlõikega kaablite elektritakistused Lisa E. Kaablite PPJ Light 3G1,5 ja XPJ 3G1,5 mõõtmed

5 Lisa F. Kaablite PPJ 3x1,5 ja (N)YM-J 3x1,5 mõõtmed Lisa G. Kaablite (N)YM 3x2,5 ja XPJ 3G2,5 mõõtmed Lisa H. Kaablite PPJ Light 3G2,5 ja PPJ 3G2,5 mõõtmed

6 TÄHISED JA LÜHENDID A a1 C c CENELEC EVS FTIR-seade G HA I J K k KORO l L MMJ MU N n NYM O P PEX PE PPJ PRU PUR alumiiniumi tähis soonematerjalina kaablite tähistamissüsteemis eritakistuse temperatuuritegur temperatuuril τ1 koaksiaalsoone olemasolu tähis kaablite tähistamissüsteemis mõõtesilla kontakt Euroopa Elektrotehnika Standardimiskomitee Eesti Standardikeskus infrapunaspektroskoopia meetodil põhinev analüsaator kaitsesoone olemasolu tähis kaablite tähistamissüsteemis faasisoone isolatsiooni halli värvi tähis voolutugevus paigalduskaabli tähis kaablite tähistamissüsteemis jõukaabli tähis kaablite tähistamissüsteemis kattetegur kaitsesoone isolatsiooni värvi tähis juhi pikkus faasijuht PVC-mantliga paigalduskaabel Soome standardi SFS 2091 järgi faasisoone isolatsiooni musta värvi tähis neutraaljuht mõõteseeria pikkus / valim PVC-mantliga paigalduskaabel Saksa standardi DIN VDE 0250, osa 204 järgi juhtimiskaabli tähis kaablite tähistamissüsteemis polüvinüülkloriidisolatsiooni tähis kaablite tähistamissüsteemis Võrkstruktuur polüetüleen kaitsejuht polüvinüülkloriidisolatsiooniga paigalduskaabel faasisoone isolatsiooni pruuni värvi tähis polüuretaan 6

7 PVC polüvinüülkloriid Q soojushulk R karpi, vihta või rulli pakkimise tähis kaablite tähistamissüsteemis Re Risol RX RД Rср S SI t T tn;p tt elektritakistus isolatsioonitakistus mõõtesilla mõõdetav takistus mõõtesilla voolu piirav takistus mõõtesilla muudetav takistus juhi ristlõike pindala neutraalsoone isolatsiooni värvi tähis aeg trumlile keritud kaabli tähis kaablite tähistamissüsteemis Studenti kordaja tööiga töötemperatuuril tt0 tööiga temperatuuril 0 C u liitmääramatus U laiendmääramatus ua ub ui X x x Xi XLPE XPJ ρ A-tüüpi määramatus B-tüüpi määramatus määramatus võrkstruktuurpolüetüleenisolatsiooni tähis kaablite tähistamissüsteemis kaitsesoone puudumise tähis kaablite tähistamissüsteemis aritmeetiline keskmine mõõtmisel saadud väärtus võrkstruktuuriga polüetüleen võrkstruktuuriga polüetüleenist isolatsiooniga paigalduskaabel eritakistus ρ1 ρ2 τ τ1 τ2 eritakistus temperatuuril τ1 eritakistus temperatuuril τ2 töötemperatuur temperatuur, mille juures eritakistus käsiraamatus on antud temperatur, mille juures eritakistust leida on vaja 7

8 τk A Б B karakteristlik temperatuur mõõtesilla takistus, silla õlg mõõtesilla elektromotoorjõuallikas mõõtesilla takistus, silla õlg ИП galvanomeeter M2032/1 П1 П2 Т1 Т2 mõõtesilla klemm mõõtesilla klemm mõõtesilla klemm mõõtesilla klemm 8

9 SISSEJUHATUS Iga uue ehitusobjekti projekteerimisel või vana renoveerimisel on oluline valida kõigi elektriseadmete juurde paigalduskaablid, mis hoonesiseselt elektrienergia tarbijateni kannavad. Kaablid peavad olema inimestele, koduloomadele ja varale ohutud. Päästeameti andmetel oli aastal 2015 elektriseadme või -paigaldise rikkest põhjustatud tulekahjudest 16 % tingitud vanadest või sobimatutest juhtmetest [1]. On tekkinud probleem, et ostetud kaablite juhtide ristlõiked ei vasta kaablil kirjas olevale nimiristlõikele või on mingil muul moel eksitud kaablitele kehtestatud nõuete vastu. Sobimatud kaablid põhjustavad tulekahjusid. Standarditele mittevastavate kaablite kohta on elektriinsener Jüri Laurson väitnud, et kaubanduses müüdavad paigalduskaablid ei vasta standarditele ja nimiväärtustele [2]. Uurimustöö eesmärk on välja selgitada, kas Eestis müüdavad 1,5 mm 2 ja 2,5 mm 2 juhi ristlõikega paigalduskaablid vastavad Eestis kehtestatud standardile EVS 720:2015. Katsed viidi läbi kaheksa müügil oleva kaabliga neli 1,5 mm 2 juhi ristlõikega: (N)YM-J 3x1,5 300/500 V TF, PPJ Light 3G1,5 R100 Foil, XPJ 3G 1,5, PPJ 3x1,5 ning neli 2,5 mm 2 juhi ristlõikega: PPJ 3G2,5, PPJ Light 3x2,5, XPJ 3G2,5, (N)YM-J 3x2,5. Eesmärgi täitmiseks oli vajalik: 1. koostada kirjanduse ülevaade, kus on kirjas kaablite konstruktsioon, tootmine, valik, kaablitele kehtivad standardid ja statistilised meetodid; 2. koostada mõõtmise metoodika juhi elektritakistuse, kaablite, soonte ja juhtide läbimõõtude, mantlipaksuste ja isolatsioonitakistuse mõõtmiseks; 3. mõõta parameetrid; 4. analüüsida tulemusi. Töö kõige olulisemaks infoallikaks oli standard EVS 720:

10 1. KIRJANDUSE ÜLEVAADE 1.1. Olukord kaubanduses ja tootmises Tingituna tihedast turukonkurentsist üritavad tootjad ja kaupmehed hoida hinda võimalikult madalal ja viitavad, et konkurendid toodavad kehvema kvaliteediga tooteid. Eesti Elektritööde Ettevõtjate Liidu direktori Arvo Ulla on väitnud, et just Lõuna-Euroopas toodetud kaablid on kehvema kvaliteediga [3]. Draka Keila Cables tootejuhi sõnul on Eestis müügil Eesti ja Põhja-Euroopa standardite järgi valmistatud PPJ ja MMJ kaablid kvaliteetsed ning Kesk-Euroopa standarditele vastavad NYM kaablid väiksema kvaliteediga. Artiklis on toodud seisukoht, et väiksem külmakindlus, lubatust väiksem ristlõige ja madala kvaliteediga isolatsioon on (N)YM kaablitel. [4] Tabelis 1.1. on Effex is müüdavate kaablite keskmised hinnad. Tabel 1.1. Kaablite keskmised hinnad, /m [5, 6] Ristlõike pindala, NYM PPJ mm 2 Kahe soonega Kolme soonega Kahe soonega Kolme soonega 1,5 0,50 0,52 0,68 0,9 2,5-0,82 0,96 1,37 Tabelist 1.2. selgub, et PPJ kaablite hinnad on kallimad kui NYM kaablite hinnad. Eestis toodab kaableid Draka Keila Cables. Sisse tuuakse kaableid Poolast ja Tšehhist [3]. Lisades Lisa A ja Lisa B on Keila Draka Cable XLPE ja PVC isolatsiooniga paigalduskaablite tootjaandmed Kaabli konstruktsioon Kaabel on ühest või mitmest soonest koosnev isoleerjuht, millel on välistoimete eest kaitsev hermeetiline kest (mantel) [7]. Mantli olemasolu ongi see, mille poolest kaabel erineb juhtmest. Soon on isoleeritud juht. Juhi materjaliks on enamasti vask või alumiinium. Alumiiniumi kasutatakse alates juhi ristlõikest 16 mm 2. Mantel on enamasti polümeerist 10

11 (polüvinüülkloriid PVC, polüetüleen ). [8] Kolmesoonelise kaabli ristlõige on joonisel 1.1. Elektrijuht Isolatsioon Vahetäidis Mantel Joonis 1.1. Kolme soonega kaabli ristlõige Kaablid ja juhtmed on painduvad elektrijuhid, lisaks on veel paindumatud juhid latid. Kaablisoone metallosa (juht) võib olla massiivne (monoliitne) või kiuline. [8] Paigalduskaabliteks nimetatakse kaableid nimipingega kuni 450/750 V. [9] Kaablite tähtsamad omadused on hea elektrijuhtivus, head kontaktomadused, head isoleeromadused, mehaaniline tugevus, painduvus, keemiline stabiilsus, kuumakindlus, suur soojusmahtuvus, kaitstus välistoimete eest, käsitsemise lihtsus, keskkonnasõbralikkus. Majanduslikus mõttes on oluline veel hind. [8] 1.3. Kaabli isoleermaterjalid Isoleermaterjalideks kasutatakse polümeere nende heade dielektriliste omaduste tõttu. Polümeerid võivad olla looduslikud (kautšuk, tselluloos, vaigud) või sünteetilised (polüetüleen, polüstürool, polüvinüülkloriid, polüestrid, polüamiidid, epoksüvaigud). Kuigi isoleermaterjalidesse lisatakse stabilisaatoreid, halvenevad nende dielektrilised ja mehaanilised omadused temperatuuri, valguse ja hapniku mõjul. [10] Polümeere saab liigitada termoplastseteks ja termoreaktiivseteks. Termoplastsed on temperatuuri tõusmisel voolavad ja plastsed, temperatuuri alanedes tahked. Termoreaktiivsed polümeerid on tootmises pehmed, siis kõvastuvad ning pärastisel 11

12 kuumutamisel ei pehmene. [10] Polüetüleen on poolläbipaistev, tugev, elastne, heade isoleerivate omadustega ja keemiliselt vastupidav. Seda toodetakse eteeni (CH2=CH2) polümerisatsiooni teel. Eteenis kaksiksidemete lõhkumisel üksiksidemeteks, saadakse pikad n elementaarlülist koosnevad molekulid: -CH2-CH2-CH2-CH2-, mida saab lihtsalt tähistada (CH2)n. Võrkstruktuuriga polüetüleeni (XLPE) kasutatakse kaablite isoleerimiseks. Võrkstruktuur tähendab, et polümeeris ei ole üksikuid hargnemata ahelaid. Polüvinüülkloriidi PVC (C2H3Cl)n toodetakse klooreteenist. Põlemisel eralduvad mürgised gaasid. [10] 1.4. Kaabli tootmine Kaabli tootmine on mitmeetapiline protseduur. Esimeseks sammuks on traadi tõmbamine. See on materjali külmtöötlemine, tavaliselt toetemperatuuril. Tõmbamise käigus saadakse vajaliku läbimõõduga juht. Algse läbimõõduga traat tõmmatakse läbi väiksema ava - tõmbesilma. Seejärel tehakse termiline töötlus juhtivuse parandamiseks. [11] Tõmbamine annab tootele sileda pinna ja täpsed mõõtmed. Kui tooriku ristlõiget on vaja oluliselt vähendada, tehakse tõmbamist korduvalt. Seda tehakse põhjusel, et tõmbejõu suurus on piiratud metalli tugevuse ja tõmbamise astmega. Tõmbamise aste on lähtetooriku ristlõike pindala suhe toote ristlõike pindalasse (1,05 1,5). Tõmbamise pinge tulemusel traat venib ja selle läbimõõt on väiksem tõmbesilma läbimõõdust. Materjali mehhaaniliste omaduste ebaühtlus põhjustab samuti ebaühtlast venimist. Tõmbamisel kasutatakse hõõrdumise vähendamiseks määrdeaineid. Tõmbamisel toimub metalli kalestumine, see muutub tugevamaks ja hapramaks. Kalestumise eemaldamiseks traat lõõmutatakse. Kui traati tõmmatakse mitu korda, tuleb ka lõõmutamist teha mitu korda. Pärast lõõmutamist ja enne järgmist tõmbesilma traat puhastatakse: söövitatakse happega ja pestakse leelises. Mõnikord tehakse lõõmutamist ka enne tõmbamist. Pärast tõmbamist ja lõõmutamist traat õlitatakse. Traadi tõmbamine toimub pinkidel, kus traat keritakse trumlile trummelpinkidel. [12, 13] Lõõmutada saab ka lastes traadist läbi suure voolu, mis tõstab temperatuuri traadis 537,8 C. Sel juhul toimub lõõmutamine vees, et vältida vase oksüdeerumist. Ühtlasi vesi jahutab ja puhastab traati enne isoleerimist. [14] Lõõmutamisel C-ni saadakse pehme vask, mille tõmbetugevus on MPa. Pehmet vaske kasutatakse näiteks elektrimasinate ja aparaatide mähisteks, kaablisoonteks. [10] 12

13 Järgmine protsess on traatide keerutamine (wiring). Valminud juht kaetakse isolatsiooniga kõrgel temperatuuril, saadakse sooned. Soonte keerutatakse omavahel kokku (phase wiring) südamikuks. Südamikule lisatakse veel täiendav kate (mantel) ja vajadusel soomus (nt. põimitud terastraatidest), mis kaitseb mehaanilise vigastuse eest. Kaablite välispinnale trükitakse järgnevad tähised: valmistaja tunnus, tüübitähis, soonte arv, kollarohelise soone olemasolutähis (G või X), soonte nimiristlõige, nimipinge, pikkusmärgid (kuni neljakohaliste numbritega iga meetri järel). Kvaliteedikontroll tehakse pingetestiga. [11] 1.5. Kaablite tähistamine Kaablite tähistamisel kasutatakse 10-positsioonilist süsteemi. Järgnevas loetelus on välja toodud, mida igal positsioonil olev info tähendab. [7] 1. Soone materjal: A alumiinium, tähistuseta vask. 2. Isolatsioon: P polüvinüülkloriid, X võrkstruktuuriga polüetüleen. 3. Koaksiaalsoone olemasolu: C koaksiaalsoon on olemas, tähistuseta koaksiaalsoont ei ole. 4. Mantel: P polüvinüülkloriid 5. Kaabli liik: K jõukaabel, J paigalduskaabel, O juhtimiskaabel. 6. Soonte arv 7. Tähistatud kaitsesoone olemasolu: G kaitsesoon on olemas, x kaitsesoont ei ole 8. Nimiristlõige, mm 2 9. Nimipinge, kv 10. Pakkimisviis: R karp, viht või rull, T trummel, ja kaabli pikkus, m. Kaablite tähistussüsteemi saab kujutada tabelis 1.2. Tabel 1.2. Kaablite tähistamissüsteem Positsioon Näide X P J 3 G 1,5 R100 Nt. XPJ 3G 1,5 R100 kaabel on polüvinüülkloriidmantliga kolme soonega võrkstruktuur- 13

14 polüetüleenist sooneisolatsiooniga vaskkaabel, milles ei ole koaksiaalsoont, on olemas kaitsesoon ja iga juhi nimiristlõige on 1,5 mm 2. Kaabel on pakendatud karpi, vihta või rulli ja on 100 m pikkune Kaablite valik ja paigaldus Juhtmete ja kaablite õige ristlõike valikuga tagatakse tuleohutus, ohutus inimestele ning väike pinge- ja võimsuskadu [15]. PPJ kaableid tohib paigaldada kohtkindlalt pinnale või süvistatult ruumisiseselt ja väljas, aga mitte pinnasesse või vette. Isolatsiooni temperatuur ei tohi kestvalt ületada 70 ºC, pärast lühist (5 s) mitte üle 150 ºC. Minimaalne paigaldustemperatuur on -15 ºC. [7] Juhis eralduv soojus on arvutatav valemiga 1.1. Q = I 2 R e t, W s (1.1) kus I on voolutugevus A; Re elektritakistus Ω; t aeg s. Juhi elektritakistus sõltub juhi materjali eritakistusest, on võrdeline juhi pikkusega ja pöördvõrdeline juhi ristlõike pindalaga ning arvutatav valemiga 1.2. R e = ρ l S, Ω (1.2) kus l on juhi pikkus m; ρ juhi eritakistus Ω m; S juhi ristlõike pindala mm 2. Valemitest 1.1. ja 1.2. järeldub, mida väiksem on juhi ristlõike pindala, seda suurem takistus on juhil ja seda rohkem eraldub juhist soojust. Juhist eralduv soojus on arvutatav valemiga

15 Q = I 2 ρ l S t, W s (1.3) Seetõttu on standardis määratud juhtidele maksimaalne lubatud takistus. Isoleermaterjali tööiga sõltub materjali kestvast temperatuurist ja on ligikaudselt arvutatav valemiga 1.4. [10] tt = tto e ( a τ ), (1.4) kus tto on isolatsiooni tööiga temperatuuril 0 C; a materjalist sõltuv tegur; τ töötemperatuur, C. Isolatsiooni temperatuuri suurenemine 8 10 C võrra vähendab materjali tööiga 2 korda [10]. Kasutatava kaabli ristlõige valitakse kaabli koormusvoolu järgi. Koormusvool määratakse juhile lubatava suurima temperatuuri järgi, sest koormusvool põhjustab juhi kuumenemise. Liigtemperatuur kiirendab kaabli isolatsiooni vananemist ja võib põhjustada tulekahju. PVCisolatsiooniga juhile lubatav maksimaalne temperatuur on 70 C ja võrkstruktuur polüetüleen (PEX) isolatsiooniga juhtidele 90 C. [9] Tüüppaigaldusviis on paigaldusviis, mille jaoks on arvutuste või katsetuste teel leitud kestvalt lubatud voolu väärtus. [16] Kaablite ja juhtmete tüüppaigaldusviisid [16]: A1 ühesoonelised isoleerjuhtmed või kaablid soojusisoleerseina süvistatud torus A2 mitmesooneline kaabel või manteljuhe soojusisoleerseina süvistatud torus B1 isoleerjuhtmed puitseinal paiknevas torus B2 mitmesooneline kaabel või manteljuhe puitseinal paiknevas torus C ühe- või mitmesooneline kaabel või manteljuhe puitseinal D1 mitmesooneline kaabel või manteljuhe torus, mis paikneb pinnases D2 vahetult pinnasesse paigaldamiseks ette nähtud mitmesooneline kaabel 15

16 Tabelis 1.3. on toodud juhtidele lubatavad koormusvoolud olenevalt juhi ristlõike pindalast, isolatsioonimaterjalist ja paigaldusviisist. Tabel 1.3. Juhtidele lubatavad voolud, A [16] Ristlõige ja A1 A2 B1 B2 C D1 D2 isolatsiooni materjal 1,5 mm 2 PVC 14, ,5 16,5 19, ,5 mm 2 PVC 19,5 18, ,5 mm 2 XLPE 19 18, ,5 mm 2 XLPE ,5 mm 2 juhi ristlõikega kaableid võib suurema vooluga koormata kui 1,5 mm 2 juhi ristlõikega kaableid, sest suurema juhi ristlõikega juhtmest või kaablist eraldub sama voolutugevuse korral vähem soojust (valem 1.3.). XLPE isolatsiooniga paigalduskaablitele lubatakse suurem kestev koormusvool Standardid Eestis müüdavad paigalduskaablid peavad vastama harmoneeritud standarditele, rahvusvahelistele standarditele või tootjariigi (kui on Euroopa Majanduspiirkonna liikmesriik) rahvuslikule standardile. [17] Euroopas tegeleb standardiseerimisega CENELEC, mis on Euroopa Elektrotehnika Standardimiskomitee. CENELEC-il on 32 liiget, mille hulka kuulub ka Eesti Standardikeskus EVS. [18] Kuigi Eestis võib müüa madalpingeseadmete direktiivile vastavaid kaableid, tuleb arvestada, et kõik nendest ei sobi Eesti kliimas talvisel ajal tehtavateks elektripaigaldustöödeks. [17] Paigalduskaablitele kehtiv standard EVS 720:2015 on standard, milles on kirjas erinõuded kaablitele Eesti ilmastikuoludes. [19] Kaablite paigaldamisel tuleb järgida EVS-HD (Ehitiste elektripaigaldised. Osa 1: Põhialused, üldiseloomustus, määratlused), EVS-HD (Ehitiste elektripaigaldised. Osa 5-51: Elektriseadmete valik ja paigaldamine. Üldjuhised) ja EVS- HD (Madalpingelised elektripaigaldised. Osa 5-52: Elektriseadmete valik ja paigaldamine. Juhistikud) standardeid. [17] MMJ ja PPJ kaableid tohib paigaldada 16

17 kuni -15 ºC ning NYM ja (N)YM kaableid kuni -5 ºC [17]. NYM kaablite omadused peavad vastama standardile DIN VDE 0250, osa 204. Tegemist on Saksamaal loodud elektrotehnilise standardiga. [7] NYM kaablite paigaldus on sama mis PPJ ja MMJ kaablitel, kuid minimaalne paigaldustemperatuur on 5 ºC. [7] Eesti standard EVS-EN :2011 on loodud Euroopa standardi EN põhjal ja määrab muuhulgas nõuded juhtmete ja kaablite ehitusele ning juhtmete ja kaablite katsetamisele. [20] Standard EVS 720:2015 sisaldab nõudeid vasksoonega XLPE- või PVC-isolatsiooniga ning PVC-mantliga paigalduskaablitele Eesti kliimas kohtkindlaks paigaldamiseks. Standardis EVS 720:2015 on kirjas nõuded PVC-mantliga paigalduskaablite nimipingele, soonte tähistamisele, konstruktsioonile (sooned, isolatsioon, vahetäidis, mantel, kooritavus. välisläbimõõt) ja katsetamisele. 1,5 mm 2 ja 2,5 mm 2 ristlõike pindalaga paigalduskaablite nimipinge peab olema 300/500 V. Soon peab olema tehtud vasest ja lõõmutatud. Sooned peavad olema kokkukeerutatud. Isolatsiooniks peab olema TI1 tüüpi PVC või ristsillatud polüetüleen. [19] Kolmesooneliste kaablite lubatud tähistus [21]: 1. Pruun-must-hall ilma kaitsejuhita; 2. Sinine-pruun-must ilma kaitsejuhita, ainult teatud erikasutuskohtades; 3. Kollaroheline-sinine-pruun kaitsejuhiga. Pruun (PRU), must (MU) ja hall (HA) tähistavad faasisoont, sinine (SI) on neutraalsoon ja kollaroheline (KORO) on kaitsesoon. Järgnevates tabelites on standardis EVS 720:2015 esitatud nõudmised kaabli mõõtmete ja isolatsioonitakistuse kohta. Lisaks tabelites välja toodud väärtustele peab ka kaabli ristlõige vastama nimiristlõikele. Isolatsioonkihi minimaalne paksus on tabelis 1.4. Tabel 1.4. Isolatsioonikihi minimaalne paksus [19] Soonte nimiristlõige mm 2 PVC isolatsiooni vähim keskmine paksus mm XLPE isolatsiooni vähim keskmine paksus mm 1,5 0,7 0,5 2,5 0,8 0,5 Isolatsioonkihi nõutud takistused on toodud tabelis

18 Tabel 1.5. Isolatsioonkihi nõutud takistused [19] Soonte nimiristlõige mm 2 PVC isolatsiooni vähim takistus 1 km pikkuse soone korral temperatuuril 70 ºC MΩ XLPE isolatsiooni vähim takistus 1 km pikkuse soone korral temperatuuril 70 ºC MΩ 1,5 0,011 0,86 2,5 0,010 0,70 Tabelis 1.6. on nõuded kaablite mantli ja välisläbimõõdu kohta. Tabel 1.6. Mantli ja välisläbimõõdu piirid [19] Soonte arv ja nimiristlõige Mantli min. Kaabli keskmine välisläbimõõt PVC isolatsiooniga mm Kaabli keskmine välisläbimõõt XLPE isolatsiooniga mm mm paksus Alumine piir Ülemine piir Alumine piir Ülemine piir 3x1,5 1,2 8,3 10,0 7,5 9,0 3x2,5 1,2 9,5 11,5 8,2 9,9 Kokkukeerutatud sooned peavad olema kaetud pressitud vahetäidisega, mis koosneb polümeeride segust, paberist või mõlemast. Soonte ja vahetäidise eraldamine üksteisest peab olema lihtne. Kaabli mantel peab koosnema TM1 tüüpi PVCkompaundist ning vastama direktiivile 2011/65/EL. Mantel peab vahetäidist tihedalt katma, ei tohi vahetäidise külge liimuda. Mantel ja vahetäidis peavad koos soontelt kergelt eralduma, soone isolatsiooni kahjustamata. Mantel peab 30 cm ulatuses pärast sobiva lõike tegemist maksimaalse tõmbejõuga 60 N tõmmates kergesti toruna eemalduma. [19] Kaabli materjalid ei tohi sisaldada pliid ega kloorparafiine. Plii puudumist kontrollitakse röntgenfluorestsents-spektroskoopiaseadmetega, kloorparafiinide puudumist FTIRseadmetega. Kaabli materjalides kasutatavad plastifikaatorid ei tohi tekitada kaablist vedelike eraldumist. [19] Standard näeb ette järgmisi katsetusi: 1. Elektrilised katsetused: soone pingeteimid, isolatsioonitakistuse mõõtmine ja isolatsioonivigade avastamine; 2. Konstruktsiooni ja mõõtmete kontroll: soone konstruktsioon, isolatsiooni ja mantli paksuse, kaabli läbimõõdu mõõtmine, tähistuse õigsuse kontroll; 3. Isolatsiooni mehaanilised omadused: erinevad venivuse hindamised, vanandamine, venivuse hindamine, kokkutõmbuvuse ja katkemispinge määramine; 18

19 4. Mantli mehaanilised omadused: vanandamine, katkemispinge, venivuse määramised; 5. PVC isolatsiooni ja mantli massikadu: selleks tehakse vanandamine termokapis; 6. Kokkusobivus: tervest kaablist näidis vanandatakse, tehakse isolatsiooni katkemispinge, venivuse, mantli katkemispinge ja venivuse määramine, UV-kindluse hindamine; 7. PVC isolatsiooni ja mantli vajumine kõrgel temperatuuril; 8. Isolatsiooni veeimavus; 9. PVC isolatsiooni ja mantli temperatuuristabiilsus; 10. Katsetused madalal temperatuuril: kõik katsetused tehakse temperatuuril -25 ºC, nende hulgas on mantli painutuskatsed, mantli venivuskatse ja löögikatse; 11. PVC isolatsiooni ja mantli temperatuuritaluvus; 12. Kaabi kasutamise ohutus: üksiku kaabli isekustuvuse kontroll, plii ja kloorparafiinide puudumise tõendamine, plastifikaatori lekke välistamine vanandamistemperatuuril 80 ºC 504 h möödudes; 13. Kaabi kooritavus: mantel koos vahekihiga peab 30 cm pikkuselt kergelt eralduma ühes tükis Standardi nõudeid töö käigus teostatud katsetustele EVS-NE : Isolatsiooni paksust tuleb mõõta mikroskoobiga vähemalt 10-kordse suurendusega või optilise digitaalse analüsaatoriga. Mõõtmine peab olema võimalik vähemalt 0,01 mm täpsusega ja vähemalt 3 tüvenumbriga, kui isolatsioon on väiksem kui 0,5 mm, ning 2 tüvenumbriga, kui isolatsioon on paksem kui 0,5 mm.. Proovi jaoks tuleb isolatsiooni ümbert eemaldada kõik katted isolatsiooni kahjustamata. Mõõtmiseks tuleb lõigata paksud viilud soone suunaga risti. Kui isolatsioon on ebatasasusteta, tuleb teha igal viilul 6 mõõtmist iga 60 tagant. Kui isolatsioonis esineb ebatasasusi, tuleb isolatsiooni paksust mõõta kuues kohas kõige õhematest kohtadest. Mantli paksuse mõõtmine ja kaabli välisläbimõõdu mõõtmine toimuvad vastavalt katsetusmeetodile EVS-EN See on tabelis 1.7. Isolatsiooni paksus peab vastama tingimustele tabelis 1.5. Katsetusmeetod EVS- EN Soone takistus: katsetusmeetod EVS-EN ,5 mm 2 ristlõikega juhi takistus võib olla maksimaalselt 12,1 Ω/km. 2,5 mm 2 ristlõikega juhi takistus võib olla maksimaalselt 7,41 Ω/km. Isolatsioonivigade avastamisel kasutatakse teimipinget 2500 V, katse teostatakse ruumitemperatuuril 20 ± 5 ºC. 19

20 1.9. Mõõtmine ja statistika Mõõtmist alustatakse mõõtesuuruse defineerimisega, seejärel valitakse mõõteprintsiip ja - meetod ning kirjeldatakse mõõteprotseduuri [22]. Mõõtmine võib olla otsene (mõõtetulemus võetakse vahetult mõõteriista näidikult) või kaudne. Kuna ükski mõõtevahend, -objektid, -meetodid, etalon jm., mida mõõtmise juures kasutatakse, ei ole ideaalsed, tekivad alati mõõtehälbed mõõteobjekti ei ole võimalik täpselt mõõta. Lisaks tuleb arvestada, et keskkonnategurid võivad mõõtmise käigus muutuda. [22] Statistikas nimetatakse üldkogumiks mingi tunnuse väärtuste kogumit. Üldkogum saab olla lõplik või lõpmatu. Mõõtmistel on üldkogumi maht lõpmatu, sest enamasti saab teoreetiliselt uuritavat mõõta lõpmatu arv kordi. Kuna reaalselt ei ole see võimalik, tehakse mõõtmisi mingi arv kordi, üldkogumist valitakse juhuslikult osahulk, mida nimetatakse valimiks (n). [23] Erinevatest allikatest selgub, et see, millise jaotuse järgi arvutatakse standardmääramatus (erinevate valemitega), sõltub katsete arvust ja mõõteriista tüübist. [22, 24]. Elektripaigaldised Teaberaamatus on toodud näide, kus analoog-oommeetriga mõõtes arvutatakse ristkülikjaotusfunktsiooni järgi, kuid numbernäidikuga mõõteriista kasutades võib arvutada normaaljaotusfunktsiooni järgi [24]. Mõõtetulemuseks kirjutatakse aritmeetiline (parandatud) keskmine ja sellele lisatud määramatus [22]. Mõõtemääramatust määratakse kahel meetodil, eristatakse A- ja B-tüüpi meetodit. Mõlema meetodi aluseks on tõenäosusjaotused. Mõlemad määramatuse komponendid esitatakse enamasti standardhälbena. A-tüüpi määramatus leitakse mõõdetud suuruste abil, B-tüüpi määramatus muudest andmetest, see iseloomustab mõõteriistast tingitud määramatust [22]. Aritmeetiline keskmine leitakse valemiga

21 x = i 1 x i, (1.5) n Kus n on mõõteseeria pikkus; xi mõõtmisel saadud väärtus. A-tüüpi standardmääramatus on leitav valemiga 1.6. [22] u A = i 1 x i x. (1.6) n(n 1) Valemit 1.4. saab kasutada vaid juhul, kui n > 10. Masinates ja seadmetes kasutatavate detailide joonmõõtmete mõõtmiseks tehakse enamasti 2, 3 või 5 mõõtmist, täpsemate mõõtmiste korral enam kui kümme mõõtmist. [22] Töös on valitud mõõtmiste teostamiseks iga väärtuse kindlaks määramiseks 10 mõõtmist. Liitmääramatus on kõigi määramatuste (enamasti A ja B tüüpi määramatuste) summa ja leitav valemiga 1.7. n u = 2 i=1 u i, (1.7) kus ui on mingil meetodil leitav määramatus A ja B tüüpi määramatuste korral on liitmääramatus A ja B tüüpi määramatuste summa arvutatav valemiga 1.8. u = u A 2 + u B 2 (1.8) Ohutusalaste tööde puhul ei piisa ainult liitmääramatuse arvutamisest. On vaja leida teatud usaldatavusega vahemik, millesse mõõtesuuruse väärtus jääb. [22] Tõenäosust, millega väärtus peab leitud piiridesse jääma, nim. usaldusnivooks. Enamasti piirdutakse mõõtmistel 95 % usalduspiiriga, 99 % usalduspiire kasutatakse väga olulistes, nt. meditsiinilistes katsetes. [25] Laiendmääramatus on liitmääramatus korrutatuna katteteguriga k. Normaaljaotust saab kasutada, kui n > 30. Kui n 30, kasutatakse Studenti jaotust. [26]. 21

22 Laiendmääramatus arvutatakse valemiga 1.9. U = ut n;p, (1.9) kus tn;p on Studenti kordaja. Mõõtmisseeria pikkuse n=10 ja usaldusnivoo p=95% juures on statistiline kordaja t10; 95%=2,23. Töös on keskmised väärtused leitud Exceli programmis kasutades käsklust AVERAGE(vahemik) ja laiendmääramatus leitud standardhälbe (STDEV(vahemik)) korrutamisel studenti kordajaga 2,23. 22

23 2. MATERJAL JA METOODIKA 2.1. Elektritakistuse mõõtmine Elektritakistus on füüsikaline suurus, mis on elektriahelale või elektriahelaosale rakendatava pinge ja seda ahelat või ahelaosa läbiva voolutugevuse jagatis, kui elektriahel või selle osa ei sisalda elektromotoorjõuallikaid. Elektriktakistuse ühik SI süsteemis on oom (Ω). Definitsiooni kohaselt on takistus 1Ω elektritakistus, mis 1V pinge korral tekitab alalisvoolu 1A. Eritakistus on ühikulise ristlõike pindala ja pikkusega sirge silindrikujulise juhi elektritakistus. [27] Elektritakistuse täppismõõtmiseks kasutatakse alalisvoolusilda. Kaablite elektritakistusi mõõdeti käesolevas töös mõõtesillaga УПИП-60М, mille täpsusklass mõõtmiseks kasutatud mõõtepiirkonnas oli 0,1% [28]. Mõõtmise põhimõtte- ja ühendusskeem on joonisel 2.1. Elektritakistuse mõõtmiseks ühendati kaabli juht ühelt poolt klemmide П1 ja Т1 vahele ning teiselt poolt klemmide П2 ja Т2 vahele Joonis 2.1. Alalisvoolusild takistuse mõõtmiseks [28] П1 klemm; Т1 klemm; П2 klemm; Т2 klemm; A mõõtesilla õlg; B - mõõtesilla õlg; c kontakt; Rcp takistusmagasin; ИП galvanomeeter; RX mõõdetav takistus: RД voolu piirav takistus; Б elektromotoorjõuallikas. 23

24 Takistusteks A ja B on mõõtepiirkonna ümberlüliti õlad. RX on mõõdetav takistus ja Rср on muudetav takisti, УПИП-60М-s on kasutatud selleks takistuste magasini 50 takistusega. Takistust muudetakse nii, et vool galvanomeetris ИП puuduks. Selleks peab kehtima võrdus 2.1. R X R ср = B A (2.1) Kui võrdus 2.1. kehtib, saab arvutada tundmatu takistuse valemiga 2.2. R X = B A R ср (2.2) Takistuse mõõtmisel mõõtesillaga peaks juht voolu all olema ainult näidu vaatamise hetkeks. Põhjuseks on juhi soojenemisest tingitud eritakistuse ja selle kaudu takistuse (valem 1.2.) muutumine. Eritakistus temperatuuril t2 leitakse valemiga [10] ρ 2 = ρ 1 [1 + a 1 (τ 2 τ 1 )], (1.10) kus ρ1 on eritakistus temperatuuril t1 Ω m; a1 takistuse temperatuuritegur temperatuuril τ1; τ2 temperatuur, mille juures eritakistust leida on vaja, C; τ1 temperatuur, mille juures eritakistus käsiraamatus on antud, C. a1 arvutatakse valemiga [10] a 1 = 1 ( τ k + τ), (1.11) Kus τk on karakteristlik temperatuur, C; τ temperatuur, mille juures temperatuuuritegur leitakse, C. Mõõtetulemustest (lisad A.1. ja A.2.) võib järeldada, et mõõtmiseks kulunud aeg ei 24

25 põhjustanud olulisi muutusi juhi elektritakistuses Kaabli mõõtmete mõõtmine Kaabli mõõtmeid mõõdetakse pikkusühikutes. SI süsteemi pikkusühikuks on meeter. Meeter on vaakumis lainepikkust. [27] 86 36Kr tasemete 2p10 ja 5d5 vahelisel siirdel kiirguva valguse ,73 Töös on kaablite mõõtmed mõõdetud mikromeeter Mitutoyo Digimatic Micrometer, mille mõõtepiirkond on 0 25 mm ja täpsus 0,001 mm. Kõige olulisem standardi EVS-NE ettekirjutus on mõõteriista täpsusklass ning kasutatud mõõteriist vastab nendele nõuetele. Mõõtetulemused saadi nelja tüvenumbri täpsusega. Standardis EVS 720:2015 on nõutud isolatsioonitakistuse, mantli läbimõõdu ja kaabli läbimõõdu mõõtmine. Igal kaablil mõõdeti kaabli läbimõõt ja mantli paksus. Isolatsiooni paksust mõõta ei õnnestunud, sest isolatsioon pragunes. Selle leidmiseks mõõdeti iga juhi ja soone läbimõõt ning leiti nende vahe järgi arvutuslikult isolatsiooni paksus. Lisaks arvutati iga juhi mõõdetud läbimõõtude järgi selle keskmine ristlõike pindala. Mõõtmised tehti 200 mm proovitükkide ulatuses Isolatsioonitakistuse mõõtmine Isolatsiooni terviklikkust kontrollitakse tavaliselt nimipingest suurema alalispingega. Pingestatud olekus mõõdetakse koguvoolu. Tervikliku isolatsiooni korral on see mõõdetav mikroamprites. Koguvool, mis isolatsiooni läbib või selle pinnal kulgeb, koosneb kolmest komponendist: mahtuvuslik laadimisvool, absorptsiooni- ehk polarisatsioonivool, juhtivusehk lekkevool. Isolatsioonitakistust mõõdetakse tööjuhtide ja kaitsejuhi või tööjuhtide ja maandussüsteemi vahel. Tööjuhid võib mõõtmisel omavahel kokku ühendada. [24] Ettevalmistused mõõtmiseks: [24] 1. Enne mõõtmist teostatakse visuaalne ülevaatus, vajadusel kõrvaldatakse puudused 25

26 2. Võimalusel lahutatakse kaitsejuht neutraaljuhist 3. Liigpingepiirikud jm. tulemit mõjutavad seadmed ühendatakse lahti 4. Valitakse mõõtemetoodika, enamasti kasutatakse lühiteimi meetodit 5. Valitakse testril teimipinge ja mõõtepiirkond 6. Kontrollitakse mõõtejuhtmete ja testri seisukorda 1 MΩ kontrollnäidisega, eriti oluline on teimipinge stabiilsus 7. Enne mõõtmist kontrollitakse ahelate pingestatust kas testri voltmeetri või eraldi analoogvoltmeetriga. Oluline on kontrollida testri mõõtejuhtmeid: [24] 1. Tohib kasutada komplekti originaaljuhtmeid või samaväärseid õlikindlaid kummi- või sünteetilise isolatsiooniga juhtmeid. Neid juhtmeid ei ole lubatud kasutada millekski muuks. 2. Mõõtejuhtmete isolatsioon peab olema terve ja puhas (määrdeainetest, õlidest). Sama kehtib juhtmete otsikute (pistikud, klemmid) kohta. 3. Mõõtejuhtmete kontrollimiseks ühendatakse need testriga, keritakse tihedalt kokku, jättes otsad vabalt õhku rippuma. Mõõdetakse isolatsioonitakistus vastavalt testri kasutusjuhendile. Tervete juhtmete korral näitab tester mõõtmatu suurt või mõõtepiirkonna ülemist piiri ületavat väärtust. Kui tester näitab väiksemat väärtust, on juhtmetes leke. Seejärel kontrollitakse juhtmeid lühise korral. Isolatsioonitakistuse mõõtmiseks kasutatakse järgnevaid meetodeid: [24] 1. Lühiteimi meetod: näit võetakse pärast teimipinge rakendumist ja näidu stabiliseerumist. Soovituslik aeg on s. Kirja pannakse ka teimipinge rakendumise aeg. 2. Aeg-takistus meetod: kasutatakse seadmete, mootorite, generaatorite ja transformaatorite isolatsiooni kontrolliks. Aeg-takistus meetodi puhul võetakse kaks näitu vastavalt mõõdetava seadme tehnilisele dokumentatsioonile. Erineval ajal võetud näite võrreldakse omavahel. Korras isolatsiooniga näidud kasvavad, saastunud või niiskunud isolatsiooni korral näidud pea-aegu ei muutu. 3. Pingeastmete meetod: kasutatakse kõrgepingeseadmete kontrolliks. Kasutatakse kahte või enamat teimipinget, alustades väiksema pingega mõõtmisest ja lõpetades suurimaga. Hea isolatsiooni korral jääb takistus erinevate pingetega mõõtes samaks. 26

27 Pärast igat mõõtmist peab seadmed või ahelad vabastama jääklaengust. [24] Isolatsioonitakistust mõõdeti megaoommeetriga MC-05, isolatsioonitakistuse mõõtmist on kujutatud joonisel 2.2. Joonis 2.2. Isolatsioonitakistuse mõõtmine: Risol isolatsioonitakistus; MΩ - meger Meger töötas 2500 V alalispingel, selleks tuli megeri vänta pöörata kiirusega 120 min -1. Megaoommeeter oli ühendatud samm-mootoriga SIEMENS SIMOSTEP, et tagada ühtlane liikumiskiirus. Samm-mootorit juhiti juhtkontrolleriga FM-STEPDRIVE. Samm-mootor töötas sagedusel 1,2 khz, mis tagas kiiruse 120 min -1. Isolatsioonitakistus mõõdeti igal kaablil iga soonepaari vahel. Jälgiti, et juhid omavahel kokku ei puutuks. Kasutati lühiteimi meetodit. Näit võeti 2 min pärast teimipinge rakendamist. Juhid olid ühendatud megaoommeetri klemmide ЛИНИЯ ja ЗЕМЛЯ (liin ja maandus) külge. 27

28 3. TULEMUSED JA ARUTELU 3.1. Elektritakistused Tabelites 3.1. ja 3.2. on uuritavate kaablite juhtide keskmised elektritakistused ühikuga Ω/km, sest standardis EVS-NE on nõue kaablisoone juhi maksimaalsele keskmisele elektritakistusele ühikus Ω/km. Katsetulemused on kirjas lisades Lisa C ja Lisa D tabelites C.1. ja D.1. Katsetulemustes on takistus ühikuga Ω/100 m, sest uuritavad kaablid olid 100 m pikad. Et saada elektritakistused ühikuga Ω/km, tuleb elektritakistused ühikuga Ω/100m korrutada kümnega. Kaablid mõõdeti ruumitemperatuuril 23 C. Standardis EVS-NE on antud elektritakistused temperatuuril 20 C. Elektritakistused tuli teisendada temperatuurile 20 C, selleks korrutati tulemusi koefitsiendiga 0,988. [19] Tabel ,5 mm 2 juhi ristlõikega kaablite juhtide elektritakistused Mark Soone värv Mõõtetulemus Ω/km Maks. taksitus, Ω/km Kas vastab 1 (N)YM-J 3x1,5 300/500 V TF PRU 11,84 ± 0, ,1 Vastab 2 KORO 11,85 ± 0, ,1 Vastab 3 SI 11,82 ± 0, ,1 Vastab 4 PPJ Light 3G1,5 R100 Foil PRU 12,08 ± 0, ,1 Vastab 5 KORO 12,04 ± 0, ,1 Vastab 6 SI 12,04 ± 0, ,1 Vastab 7 XPJ 3G 1,5 PRU 12,23 ± 0, ,1 Ei vasta 8 KORO 12,27 ± 0, ,1 Ei vasta 9 SI 12,23 ± 0, ,1 Ei vasta 10 PPJ 3x1,5 PRU 12,26 ± 0, ,1 Ei vasta 11 MU 12,26 ± 0, ,1 Ei vasta 12 HA 12,24 ± 0, ,1 Ei vasta Tabelist 3.1. selgub, et ainult kaablite (N)YM-J 3x1,5 300/500 V TF ja PPJ Light 3G1,5 R100 Foil kõikide juhtide takistused vastavad nõutule. XPJ 3G 1,5 ja PPJ 3x1,5 ühegi juhi takistus ei vasta nõutule. Selleks, et kaabel vastaks elektritakistuse osas standardi EVS 720:2015 nõuetele, peavad kõikide soonte elektritakistused olema väiksemad kui maksimaalne lubatud takistus. 28

29 Tabel ,5 mm 2 juhi ristlõikega kaablite juhtide elektritakistused Mark Soone värv Mõõtetulemus Ω/km Maks. taksitus, Ω/km Kas vastab 1 PPJ 3G2,5 PRU 7,493 ± 0, ,41 Ei vasta 2 KORO 7,494 ± 0, ,41 Ei vasta 3 SI 7,502 ± 0, ,41 Ei vasta 4 PPJ Light 3x2,5 PRU 7,501 ± 0, ,41 Ei vasta 5 KORO 7,454 ± 0, ,41 Ei vasta 6 SI 7,452 ± 0, ,41 Ei vasta 7 XPJ 3G2,5 PRU 7,433 ± 0, ,41 Ei vasta 8 KORO 7,268 ± 0, ,41 Vastab 9 SI 7,411 ± 0, ,41 Ei vasta 10 (N)YM-J 3x2,5 PRU 7,385 ± 0, ,41 Vastab 11 KORO 7,531 ± 0, ,41 Ei vasta 12 SI 7,382 ± 0, ,41 Vastab Kaabli XPJ 3G2,5 kaitsejuhi takistus vastab nõutule, ülejäänud juhtide takistus on suurem, kui tohib. Kaabli (N)YM-J 3x2,5 neutraal- ja faasijuht vastavad nõutule, kaitsejuht ei vasta. Ülejäänud kaablite kõikide juhtide takistus on suurem, kui standard lubab. Kaheksast mõõdetud kaablist kahe kõikide juhtide elektritakistused vastavad standardi EVS 720:2015 nõuetele Kaablite mõõtmed Tabelites 3.3 ja 3.4. on 1,5 mm 2 juhi ristlõikega kaablite keskmised ristlõigete pindalad ja isolatsiooni paksused. Mõõtmistulemused on lisades Lisa E ja Lisa F tabelites E.1., E.2., F.1. ja F.2. 29

30 Tabel ,5 mm 2 juhtide ristlõigete pindalad, mm 2 Nr. kaabel Soone värv KORO SI PRU HA MU 1 PPJ Light 3G1,5 1,434 ± 0,112 1,438 ± 0,049 1,442 ± 0, XPJ 3G1,5 1,411 ± 0,027 1,429 ± 0,090 1,444 ± 0, PPJ 3x1, ,403 ± 0,072 1,406 ± 0,055 1,389 ± 0,037 4 (N)YM-J 3x1,5 1,505 ± 0,138 1,521 ± 0,122 1,501 ± 0, Tabel ,5 mm 2 kaablite isolatsiooni paksused, mm Nr. kaabel Soone värv KORO SI PRU HA MU 1 PPJ Light 3G1,5 0,645 ± 0,024 0,653 ± 0,016 0,641 ± 0, XPJ 3G1,5 0,529 ± 0,014 0,515 ± 0,021 0,527 ± 0, PPJ 3x1, ,651 ± 0,030 0,649 ± 0,031 0,647 ± 0,046 4 (N)YM-J 3x1,5 0,468 ± 0,035 0,467 ± 0,029 0,478 ± 0,

31 PPJ ja (N)YM kaablite isolatsiooni vähim keskmine paksus peab olema 1,5 mm 2 puhul 0,7 mm. XPJ kaabli isolatsiooni vähim keskmine paksus peab olema 0,5 mm. Kaablite XPJ 3G1,5, PPJ Light 3G1,5 ja (N)YM-J 3x1,5, ühegi soone isolatsiooni paksus ei vastanud nõutule. XPJ 3G1,5 kõik isolatsiooni paksused vastasid nõutule. PPJ Light 3G1,5, PPJ 3x1,5 ja XPJ 3G1,5 kaablite ühegi juhi ristlõige ei olnud 1,5 mm 2. (N)YM-J 3x1,5 kaabli kõikide soonte ristlõiked olid vähemalt 1,5 mm 2. Tabelis 3.5. on 1,5 mm 2 kaablite keskmised läbimõõdud ja mantli paksused. Mõõtmistulemused on lisades Lisa E ja Lisa F tabelites E.1., E.2., F.1. ja F.. Tabel ,5 mm 2 kaablite läbimõõdud ja mantli paksused, mm Nr. kaabel Kaabli läbimõõt Mantli paksus 1 PPJ Light 3G1,5 7,920 ± 0,057 1,165 ± 0,163 2 XPJ 3G1,5 8,540 ± 0,041 1,429 ± 0,086 3 PPJ 3x1,5 8,377 ± 0,126 1,202 ± 0,113 4 (N)YM-J 3x1,5 7,179 ± 0,045 0,856 ± 0,035 PVC-isolatsiooniga 3x1,5 mm kaabli keskmine läbimõõt peab jääma piiridesse 8,3 10,0 mm. PPJ Light 3G1,5 ja (N)YM-J 3x1,5 kaabli läbimõõt oli lubatust väiksem, PPJ 3x1,5 kaabli läbimõõt vastas standardile. XLPE-isolatsiooniga 3x1,5 mm kaabli keskmine läbimõõt peab jääma piiridesse 7,5 9,0 mm. XPJ 3G1,5 läbimõõt jäi lubatud piiridesse. Kolme soonega paigalduskaablite mantli keskmine paksus peab olema vähemalt 1,2 mm. Nõutud paksus oli kaablitel XPJ 3G1,5 ja PPJ 3x1,5. PPJ Light 3G1,5 ja (N)YM-J 3x1,5 mantli paksus oli väiksem kui 1, 2mm. Nii kaabli läbimõõt kui mantli paksus on standardile vastav samadel kaablitel. Tabelis 3.6. on 2,5 mm 2 kaablite keskmised ristlõigete pindalad. Mõõtmistulemused on lisades Lisa G ja Lisa H tabelites G.1., G.2., H.1. ja H.2. Tabel ,5 mm 2 juhtide ristlõigete pindalad, mm Nr. kaabel Soone värv KORO SI PRU 1 (N)YM 3x2,5 2,351 ± 0,094 2,384 ± 0,096 2,402 ± 0,159 2 XPJ 3G2,5 2,490 ± 0,198 2,385 ± 0,089 2,366 ± 0,146 3 PPJ Light 3G2,5 2,386 ± 0,353 2,365 ± 0,157 2,322 ± 0,104 4 PPJ 3G2,5 2,371 ± 0,184 2,376 ± 0,207 2,317 ± 0,073 31

32 2,5 mm 2 nimiristlõikega kaablitest ühegi juhi ristlõige ei ole 2,5 mm 2, vaid on väiksem. Tabelis 3.7. on 2,5 mm 2 kaablite keskmised isolatsiooni paksused. Mõõtmistulemused on lisades Lisa G ja Lisa H tabelites G.1., G.2., H.1. ja H.2. Tabel ,5 mm 2 kaablite isolatsiooni paksused, mm Nr. Kaabel Soone värv KORO SI PRU 1 (N)YM 3x2,5 0,640 ± 0,025 0,609 ± 0,029 0,626 ± 0,030 2 XPJ 3G2,5 0,462 ± 0,061 0,550 ± 0,068 0,529 ± 0,047 3 PPJ Light 3G2,5 0,751 ± 0,086 0,744 ± 0,054 0,758 ± 0,054 4 PPJ 3G2,5 0,727 ± 0,070 0,731 ± 0,043 0,732 ± 0,026 2,5 mm 2 juhi ristlõikega kaablite isolatsiooni vähim keskmine paksus peab olema 0,8 mm. Kõik arvutuste teel leitud isolatsioonipaksused olid väiksemad, kui standardis ette nähtud vähim paksus. Tabelis 3.8. on 2,5 mm 2 kaablite keskmised läbimõõdud ja mantli paksused. Mõõtmistulemused on lisades Lisa G ja Lisa H tabelites G.1., G.2., H.1. ja H.2. Tabel ,5 mm 2 kaabli läbimõõdud ja mantli paksused, mm Nr. kaabel Kaabli läbimõõt Mantli paksus 1 (N)YM 3x2,5 8,234 ± 0,609 0,904 ± 0,126 2 XPJ 3G2,5 8,928 ± 0,324 1,446 ± 0,259 3 PPJ Light 3G2,5 9,009 ± 0,096 1,118 ± 0,154 4 PPJ 3G2,5 9,588 ± 0,138 1,294 ± 0,226 PVC-isolatsiooniga 3x2,5 mm kaabli keskmine läbimõõt peab jääma piiridesse 9,5 11,5 mm. (N)YM 3x2,5 ja PPJ Light 3G2,5 kaablite läbimõõt oli lubatust väiksem. PPJ 3G2,5 läbimõõt vastas standardile. XLPE-isolatsiooniga 3x2,5 mm kaabli keskmine läbimõõt peab jääma piiridesse 8,2 9,9 mm. XPJ 3G2,5 läbimõõt jäi lubatud piiridesse. Kolmesoonelise paigalduskaabli mantli minimaalne keskmine paksus on 1,2 mm. Nõutud paksus oli kaablitel XPJ 3G2,5 ja PPJ 3G2,5. Ülejäänud kaablite mantlid on lubatust õhemad. Ka 2,5 mm 2 juhi ristlõikega kaablitel on kaabli läbimõõt standardile vastav samadel kaablitel, mille mantli paksus on korrektne. 32

33 3.3. Isolatsioonitakistused Isolatsioonitakistused mõõdeti punktis 2.3. kirjeldatud metoodikaga ja mõõtmistulemused on antud tabelites 3.9. ja Tabel ,5 mm 2 juhi ristlõikega kaablite mõõdetud isolatsioonitakistused Kaabel PPJ 3G2,5 PPJ Light 3G2,5 (N)YM-J 3x2,5 XPJ 3G2,5 Soonepaar Takistus MΩ Soonepaar Takistus MΩ Soonepaar Takistus MΩ Soonepaar Takistus MΩ SI-PRU 5000 SI-PRU 1000 SI-PRU 4000 SI-PRU 7000 SI-KORO 6000 SI-KORO 850 SI-KORO 5000 SI-KORO KORO- KORO- KORO- KORO- PRU 6000 PRU 600 PRU 4000 PRU 7000 Kaabli PPJ Light 3G2,5 erinevate soonepaaride isolatsioonitakistused on erinevad, teiste 2,5 mm 2 juhi ristlõikega kaablite isolatsioonitakistused on ühe kaabli piires sarnased. Tabel ,5 mm 2 juhi ristlõikega kaablite mõõdetud isolatsioonitakistused Kaabel XPJ 3G1,5 (N)YM-J 3x1,5 PPJ 3X1,5 PPJ Light 3G1,5 Soonepaar Takistus MΩ Soonepaar Takistus MΩ Soonepaar Takistus MΩ Soonepaar Takistus MΩ SI-PRU SI-PRU 2500 PRU-MU 4500 SI-PRU 450 SI-KORO SI-KORO 4000 PRU-HA 4500 SI-KORO 450 KORO- PRU KORO- PRU 3500 MU-HA 5000 KORO- PRU 450 Kaabli (N)YM-J 3x1,5 erinevate soonepaaride isolatsioonid ei ole sarnase väärtusega, ülejäänud 1,5 mm 2 juhi ristlõikega kaablitel ei ole soonepaaride isolatsioonitakistustes erinevusi. Kaabli PPJ Light 3G1,5 isolatsioonitakistused erinevad oluliselt teiste 1,5 mm 2 juhi ristlõikega kaablite isolatsioonitakistustest. Tabelis 3.4. on kaablite PPJ 3X1,5 ja PPJ Light 3G1,5 isolatsiooni paksused samad, erinedes mõne protsendiga, kuid isolatsioonitakistused erinevad nendel kaablitel kümnekordselt. Kaablite PPJ 3X1,5 ja XPJ 3G1,5 isolatsioonitakistuste vahel on kahekordne erinevus. Kaablid XPJ 3G1,5 ja PPJ Light 3G1,5 vaheline erinevus on kõige suurem 22-kordne. Iga 10 ºC temperatuuritõusu vähendab isolatsioontakistust 2 korda. [29] Kaablite isolatsioonitakistust mõõdeti toatemperatuuril 23 ºC, standardi järgi tuleb mõõta 70 ºC temperatuuril. Et teisendada isolatsioonitakistus temperatuurile 70 ºC, tuleb saadud 33

34 mõõtetulemusi jagada arvuga 2 5. Kuna standardis on takistus 1 km pikkuse soone korral, korrutati mõõtetulemused veel 10-ga. Teisendatud tulemused on tabelites ja Tabel ,5 mm 2 juhi ristlõikega kaablite arvutatud isolatsioonitakistused Kaabel PPJ 3G2,5 PPJ Light 3G2,5 (N)YM-J 3x2,5 XPJ 3G2,5 Takistus Takistus Takistus Takistus Soonepaar MΩ Soonepaar MΩ Soonepaar MΩ Soonepaar MΩ SI-PR 1563 SI-PR 312,5 SI-PR 1250 SI-PR 2188 SI-KORO 1875 SI-KORO 265,6 SI-KORO 1563 SI-KORO 3125 KORO-PR 1875 KORO-PR 187,5 KORO-PR 1250 KORO-PR 2188 Kõik 2,5 mm 2 juhi ristlõikega kaablite arvutatud isolatsioonitakistused vastasid standardile. Tabel ,5 mm 2 juhi ristlõikega kaablite arvutatud isolatsioonitakistused Kaabel XPJ 3G1,5 (N)YM-J 3x1,5 PPJ 3X1,5 PPJ Light 3G1,5 Takistus Takistus Takistus Takistus Soonepaar MΩ Soonepaar MΩ Soonepaar MΩ Soonepaar MΩ SI-PR 3125 SI-PR 781,3 PR-MU 1406 SI-PR 140,6 SI-KORO 3125 SI-KORO 1250 PR-HA 1406 SI-KORO 140,6 KORO-PR 3125 KORO-PR 1094 MU-HA 1563 KORO-PR 140,6 Kõik 1,5 mm 2 juhi ristlõikega kaablite arvutatud isolatsioonitakistused vastasid standardile. Kõik mõõdetud ja arvutatud mõõtmete ja takistuste vastavused standardile EVS 720:2015 on toodud kokkuvõtvas tabelis Tabel Kaablite mõõdetud ja arvutatud suuruste vastamine standardile EVS 720:2015 Kaabel Elektritakistus ristlõige Isolatsiooni paksus Kaabli läbimõõt Mantli paksus Isolatsioonitakistus PPJ Light 3G1,5 jah ei ei ei ei jah XPJ 3G1,5 ei ei jah jah jah jah PPJ 3x1,5 ei ei ei jah jah jah (N)YM-J 3x1,5 jah jah ei ei ei jah (N)YM 3x2,5 ei ei ei ei ei jah XPJ 3G2,5 ei ei ei jah jah jah PPJ Light 3G2,5 ei ei ei ei ei jah PPJ 3G2,5 ei ei ei jah jah jah 34

35 Mitte ühelgi kaablil ei vastanud kõik suurused standardile. Kõige rohkem standardile vastavaid suurusi oli kaablil XPJ 3G1,5. Kaablitel (N)YM 3x2,5 ja PPJ Light 3G2,5 vastasid standardile ainult isolatsioonitakistused. Töös sooritatud katsetuste tulemuste põhjal ei saa väita, et PPJ ja XPJ kaablid oleksid parema kvaliteediga kui (N)YM kaablid. 35

36 KOKKUVÕTE Käesolevas uurimustöös vaadeldi kaubanduses saadaolevaid paigalduskaableid. Kaheksast uuritud kaablist kuus olid kodumaise tootja AS Drake Keila Cabels toodang. Kirjanduse ülevaate osas kirjeldati kaabli konstruktsiooni, kaablite tootmist, kaabli valikut, kaablitele kehtivaid standardeid ja statistilisi arvutusi mõõtmiste teostamiseks ja mõõtmistulemuste analüüsimiseks ning mõõtmismeetodeid. Materjali ja metoodika osas selgitati elektritakistuse, kaabli mõõtmete ja isolatsioonitakistuse mõõtmisprotseduure. Tulemuste ja arutelu osas esitati kaablitega teostatud mõõtmiste tulemused ja analüüs. Kaablitel mõõdeti juhtide elektritakistused, kaablite, soonte ja juhtide läbimõõdud, mantlite paksused ja isolatsioonitakistused. Kaablite isolatsioonitakistused vastasid standardile kõikidel kaablitel ja see oli ka ainus uuringu all olnud parameetritest, mis vastas kõikidel tootjatel kehtestatud nõuetele. Juhtide elektritakistused vastasid nõuetele kahel kaablil kaheksast. Kaheksast kaablist ühel vastasid kõik soonte pindalad kaabli sildil olevatele andmetele. Ülejäänud kaablite kõikide soonte pindalad olid nimiristlõikest väiksemad. Soonte isolatsiooni paksused vastasid standardis nõutule vaid ühel kaablil, ülejäänud seitsmel kaablil ei vastanud ühegi soone isolatsiooni paksus nõutule. Kaheksast kaablist neljal vastasid standardile nii mantli paksus, kui ka kaabli läbimõõt. Ükski kaabel ei olnud täiesti korrektne. Töös sooritatud katsetuste tulemused ei kinnita, et kodumaise tootja PPJ ja XPJ kaablid on parema kvaliteediga kui imporditud (N)YM kaablid. 36

37 COMPARISON OF INSTALLATION CABLES AVAILABLE IN ESTONIA Summary The aim of this thesis was to study whether the wiring cables with cross-sections of 1.5 mm 2 and 2.5 mm 2 sold in Estonia conform to the requirements of the EVS 720:2015 standard. From various sources have been reported that commercially available installation cables do not meet the standard. There are earlier studies about substandard cables, but there is a need to collect additional data on the quality of the currently available cables. For this, the cross-sections, electrical resistance, insulation resistance, sheathing thickness, thickness of the cables and core diameters were measured in the present thesis. Total eight cables currently available was chosen for this study. The cables were measured with the Mitutoyo Digimatic Micrometer. Insulation resistance was measured with the MC-05 megohmmeter. Electrical resistance was measured with the device УПИП-60М. Electrical resistance of two cables, all cross-sections of one cable and all insulation thicknesses of one cable conformed to the standard. Sheathing thickness and cable diameter of four cables conformed to the standard. None of the cables under observation did fully comply with the standard. Insulation resistance was the only one of measured parameters that was satisfied by all the cables. 37

38 KASUTATUD KIRJANDUS 1. Kasutuses ja osaliselt kasutuses hoonete tulekahjud aastal. (2015). Päästeamet. ( ). 2. Laurson, J. (2007). Jüri Laurson: Elektrikaablid ei vasta standarditele. Postimees. [e-ajakiri]. ( ). 3. Ehasalu, P. (2006). Elektritöödeks valitud kvaliteetsed materjalid tagavad hoone ohutuse. Äripäev. [e-ajakiri]. ( ). 4. Viltrop, R. (s.a.). Vaata mida ostad - Kõik kaablid ei ole samad! ( ). 5. Hinnakiri. AS Effex. ( ). 6. Tootekataloog. Harju Elekter. ( ). 7. Risthein, E. (2005). Elamute Elektripaigaldised. Tallinn: Prisma Print. 244 lk. 8. Risthein, E. (2007). Sissejuhatus Energiatehnikasse, Tallinn: Kirjastus Elektriajam, 260 lk. 9. Elektripaigaldustööd I. (2009). Eesti Elektritööde Ettevõtjate Liit. 229 lk. 10. Lepa, J., Jürjenson, K., Peets, T. (1996). Elektrimaterjalid. Tartu: Eesti Põllumajandusülikool. 55 lk. 11. Do you know how a Low Voltage electric cable is made? (s.a.). TopCable. ( ). 12. Nikiforov, V. (1963). Metallide tehnoloogia. Tallinn: Eesti Riiklik Kirjastus. 400 lk. 13. Ostapenko, N., Kropivnitski, N. (1975). Metallide tehnoloogia. Tallinn: Valgus. 298 lk. 14. Powell, A. S. (1997). How copper cable is made. ( ) Juhtmed ja kaablid. (2013). Tallinna Tehnikaülikool. blid.slaidid2013.pdf. ( ). 16. EVS-HD :2011 Madalpingelised elektripaigaldised. Osa 5-52: Elektriseadmete valik ja paigaldamine. Juhistikud. (2011). Eesti Standardikeskus. 17. Eestis kasutatavad kaablid Tehnilise Järelevalve Amet. ( ). 38

39 18. Eesti Standardikeskus, [on-line]. ( ). 19. EVS 720:2015 PAIGALDUSKAABLID Polüvinüülkloriidmantliga paigalduskaabel. (2015). Eesti Standardikeskus. 20. EVS-EN :2011 Juhtmed ja kaablid. Tugevvoolujuhtmed ja -kaablid nimipingega kuni 450/750 V (U0/U). Osa 1: Üldnõuded. (2011). Eesti Standardikeskus. 21. HD :2007 Kaablite ja paindjuhtmete soonte tähistamine. (2007). Eesti Standardikeskus. 22. Laaneots, R., Mathiesen, O. (2002). Mõõtmise alused, TTÜ kirjastus. 206 lk. 23. Gurski, J. (1986). Tõenäosusteooria ja matemaatilise statistika elemendid. Tallinn: Valgus. 311 lk. 24. Loorens, J. (2009). Elektripaigaldised Teaberaamat 9 Katse- ja mõõtetoimingud ning teimid. Tallinn. 89 lk. 25. Tõenäosusliku valimi kalkulaatorid. [on-line]. Tartu Ülikool html ( ). 26. Käerdi, H. (1997). Statistika ja Tõenäosusteooria Alused. Tallinn. 142 lk. 27. Tehnikaleksikon A Y (1981). Tallinn: Valgus. 656 lk. 28. ПРИБОР УНИВЕРСАЛЬНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ УПИП-60М. (1977). Seadme pass. 29. "A Stitch In Time The Complete Guide to Electrical Insulation Testing. (2006). Megger. 39

40 Lihtlitsents lõputöö salvestamiseks ja üldsusele kättesaadavaks tegemiseks ning juhendaja(te) kinnitus lõputöö kaitsmisele lubamise kohta Mina, Kadri Siht, sünniaeg , 1. annan Eesti Maaülikoolile tasuta loa (lihtlitsentsi) enda loodud lõputöö EESTIS KASUTATAVATE PAIGALDUSKAABLITE VÕRDLUS, mille juhendaja on nooremteadur Erkki Jõgi Msc, 1.1. salvestamiseks säilitamise eesmärgil, 1.2. digiarhiivi DSpace lisamiseks ja 1.3. veebikeskkonnas üldsusele kättesaadavaks tegemiseks kuni autoriõiguse kehtivuse tähtaja lõppemiseni; 2. olen teadlik, et punktis 1 nimetatud õigused jäävad alles ka autorile; 3. kinnitan, et lihtlitsentsi andmisega ei rikuta teiste isikute intellektuaalomandi ega isikuandmete kaitse seadusest tulenevaid õigusi. Lõputöö autor (allkiri) Tartu, Juhendaja(te) kinnitus lõputöö kaitsmisele lubamise kohta Luban lõputöö kaitsmisele. (juhendaja nimi ja allkiri) (kuupäev) (juhendaja nimi ja allkiri) (kuupäev) 40

41 LISAD 41

42 Lisa A. Draka XLPE isolatsiooniga paigalduskaabli tootjaandmed 42

43 Lisa B. Draka PVC isolatsiooniga paigalduskaabli tootjaandmed 43